(57)【要約】  入力画像信号が高域成分をあまり含まない場合であっても精細感の向上効果が得られる画像処理装置を提供する。画像処理装置（１０）は、入力画像信号から中高域成分を抽出するハイパスフィルタ（１）と、ハイパスフィルタ（１）の出力信号に非線形処理を行う非線形処理部（２）と、加算部（３）と、入力画像信号から、ハイパスフィルタ（１）の処理対象領域における画素値の最大値と最小値からクリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定部（４）と、前記上側閾値と下側閾値とを用いてクリップ処理を行うクリップ部（５）と、クリップ部（５）の出力信号から、ハイパスフィルタ（６）と、ハイパスフィルタ（６）の出力信号に非線形処理を行う非線形処理部（７）と、非線形処理部（７）の出力信号とクリップ部（５）の出力信号とを加算する加算部（８）とを備える。
2011105365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１のハイパスフィルタと、
前記第１のハイパスフィルタの出力信号に対して非線形処理を行う第１の非線形処理部と、
前記第１の非線形処理部の出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算部と、
前記入力画像信号から、前記第１のハイパスフィルタの処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定部と、
前記第１の加算部の出力信号に対して、前記上側閾値と下側閾値とを用いてクリップ処理を行うクリップ部と、
前記クリップ部の出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２のハイパスフィルタと、
前記第２のハイパスフィルタの出力信号に対して非線形処理を行う第２の非線形処理部と、
前記第２の非線形処理部の出力信号と、前記クリップ部の出力信号とを加算する第２の加算部とを備えた、画像処理装置。
【請求項２】
前記第１のハイパスフィルタのタップ長が、前記第２のハイパスフィルタのタップ長よりも大きい、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記非線形処理が、ゲイン処理、リミッタ処理、およびコアリング処理の少なくともいずれか一種類を含む、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記入力画像信号が、三原色の画像信号を含み、
前記三原色の画像信号のそれぞれに対して、前記第１のハイパスフィルタと、前記第１の非線形処理部と、前記第１の加算部と、前記閾値決定部と、前記クリップ部と、前記第２のハイパスフィルタと、前記第２の非線形処理部と、前記第２の加算部とを備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
入力画像信号を輝度信号と色差信号とに変換し、前記輝度信号を前記第１のハイパスフィルタへ出力する色空間変換部と、
前記色差信号を入力し、前記輝度信号に対する、前記第１のハイパスフィルタと、前記第１の非線形処理部と、前記第１の加算部と、前記閾値決定部と、前記クリップ部と、前記第２のハイパスフィルタと、前記第２の非線形処理部と、前記第２の加算部とによる処理に要する時間だけ、当該色差信号を遅延させる遅延部と、
前記遅延部からの出力信号と、前記第２の加算部からの出力信号とを入力し、前記入力画像信号と同じ形式に逆変換する色空間逆変換部とをさらに備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載された画像処理装置と、
前記画像処理装置からの出力信号に基づいて表示を行う表示部とを備えた表示装置。
【請求項７】
入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１の抽出処理と、
前記第１の抽出処理で得られた出力信号に対する第１の非線形処理と、
前記第１の非線形処理で得られた出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算処理と、
前記入力画像信号から、前記第１の抽出処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定処理と、
前記第１の加算処理で得られた出力信号に対する、前記上側閾値と下側閾値とを用いたクリップ処理と、
前記クリップ処理で得られた出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２の抽出処理と、
前記第２の抽出処理で得られた出力信号に対する第２の非線形処理と、
前記第２の非線形処理で得られた出力信号と、前記クリップ処理で得られた出力信号とを加算する第２の加算処理とを、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項８】
入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１の抽出処理と、
前記第１の抽出処理で得られた出力信号に対する第１の非線形処理と、
前記第１の非線形処理で得られた出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算処理と、
前記入力画像信号から、前記第１の抽出処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定処理と、
前記第１の加算処理で得られた出力信号に対する、前記上側閾値と下側閾値とを用いたクリップ処理と、
前記クリップ処理で得られた出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２の抽出処理と、
前記第２の抽出処理で得られた出力信号に対する第２の非線形処理と、
前記第２の非線形処理で得られた出力信号と、前記クリップ処理で得られた出力信号とを加算する第２の加算処理とを含む、画像処理方法。
【請求項９】
入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１の抽出処理と、
前記第１の抽出処理で得られた出力信号に対する第１の非線形処理と、
前記第１の非線形処理で得られた出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算処理と、
前記入力画像信号から、前記第１の抽出処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定処理と、
前記第１の加算処理で得られた出力信号に対する、前記上側閾値と下側閾値とを用いたクリップ処理と、
前記クリップ処理で得られた出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２の抽出処理と、
前記第２の抽出処理で得られた出力信号に対する第２の非線形処理と、
前記第２の非線形処理で得られた出力信号と、前記クリップ処理で得られた出力信号とを加算する第２の加算処理とを、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば入力画像信号の高周波成分を強調することにより精細感を向上する処理を行う画像処理装置および画像処理方法と、前記画像処理装置を備えた表示装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイの高解像度化が進んでおり、特に、テレビ受像機としての液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等においては、テレビジョン放送信号の高解像度化と相まって、高いレベルでの精細感や解像感の達成が求められる。このため、精細感を向上させるために、表示画像の輪郭強調や高周波成分の強調を行うことが知られている。【０００３】
例えば、特開２００４−２６６７７５号公報には、入力画像信号から高域成分（輪郭信号）を抽出するハイパスフィルタと、前記輪郭信号に非線形特性を付与する非線形特性回路と、非線形特性回路からの出力を原画像信号に加算する加算器とを備えた画像表示装置が開示されている。この従来の画像表示装置によれば、前記非線形特性回路によって高域成分が強調された画像信号を得ることができる。
【発明の開示】
【０００４】
しかし、上述したような従来の画像表示装置では、入力される画像信号によっては、精細感が向上されないことがある。例えば、図１５Ａに示すような入力画像信号があったものとする。ここで、この入力画像信号が低解像度であって、図１５Ｂに示すように、強調処理の対象となる高域成分（周波数ｆａよりも高い周波数を持つ成分）を含んでいない場合、図１５Ｃに示すように、出力信号は高域強調処理の影響を受けられない。
【０００５】
本発明の目的は、入力画像信号が高域成分をあまり含まない場合であっても精細感の向上効果が得られる画像処理装置および画像処理方法と、前記画像処理装置を備えた表示装置とを提供することにある。
【０００６】
上記の目的を達成するために、ここに開示する画像処理装置は、入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１のハイパスフィルタと、前記第１のハイパスフィルタの出力信号に対して非線形処理を行う第１の非線形処理部と、前記第１の非線形処理部の出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算部と、前記入力画像信号から、前記第１のハイパスフィルタ処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定部と、前記第１の加算部の出力信号に対して、前記上側閾値と下側閾値とを用いてクリップ処理を行うクリップ部と、前記クリップ部の出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２のハイパスフィルタと、前記第２のハイパスフィルタの出力信号に対して非線形処理を行う第２の非線形処理部と、前記第２の非線形処理部の出力信号と、前記クリップ部の出力信号とを加算する第２の加算部とを備えている。
【０００７】
また、ここに開示する表示装置は、前記の画像処理装置と、この画像処理装置からの出力信号に基づいて表示を行う表示部とを備える。
【０００８】
さらに、ここに開示する画像処理方法は、入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１の抽出処理と、前記第１の抽出処理で得られた出力信号に対する第１の非線形処理と、前記第１の非線形処理で得られた出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算処理と、前記入力画像信号から、前記第１の抽出処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定処理と、前記第１の加算処理で得られた出力信号に対する、前記上側閾値と下側閾値とを用いたクリップ処理と、前記クリップ処理で得られた出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２の抽出処理と、前記第２の抽出処理で得られた出力信号に対する第２の非線形処理と、前記第２の非線形処理で得られた出力信号と、前記クリップ処理で得られた出力信号とを加算する第２の加算処理とを含む。
【０００９】
本発明によれば、入力画像信号が高域成分をあまり含まない場合であっても精細感の向上効果が得られる画像処理装置および画像処理方法と、前記画像処理装置を備えた表示装置とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、Ｒ画素用処理回路への入力信号の一例であって、画素の位置と画素値との関係を示す信号特性図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す入力信号の周波数と頻度との関係を示す信号特性図である。
【図３】図３は、第１の非線形処理部への入力信号（ＨＰ＿ｉｎ）と出力信号（ＨＰ＿ｏｕｔ）との関係を示す特性図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の加算部から出力される信号の一例であって、画素の位置と画素値との関係を示す信号特性図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す入力信号の周波数と頻度との関係を示す信号特性図である。
【図５】図５は、クリップ部によるクリップ処理の流れを示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、クリップ部から出力される信号の一例であって、画素の位置と画素値との関係を示す信号特性図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す入力信号の周波数と頻度との関係を示す信号特性図である。
【図７】図７は、入力信号と、第１の加算部からの出力信号（ブースト信号）と、クリップ処理後の信号との関係の一例を示す信号特性図である。
【図８Ａ】図８Ａは、Ｒ画素用処理回路から出力される信号の一例であって、画素の位置と画素値との関係を示す信号特性図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示す入力信号の周波数と頻度との関係を示す信号特性図である。
【図９】図９は、Ｒ画素用処理回路の処理結果の一例を示す信号特性図である。
【図１０】図１０は、７タップのハイパスフィルタと３タップのハイパスフィルタのそれぞれの特性を示す図である。
【図１１】図１１は、７タップのハイパスフィルタと３タップのハイパスフィルタのそれぞれの特性を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、ＲＧＢ入力信号の一例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａに示すＲＧＢ入力信号へ、第１の実施形態によるエンハンス処理を行って得られる信号の一例を示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図１３Ａに示すＲＧＢ入力信号へ、第２の実施形態によるエンハンス処理を行って得られる信号の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態にかかる表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、従来の画像処理装置への入力画像信号の一例を示す信号特性図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、従来の画像処理装置への入力画像信号の一例を示す信号特性図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、従来の画像処理装置における、図１５Ａおよび図１５Ｂに示した入力信号に対する出力信号の一例を示す信号特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態にかかる画像処理装置は、入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１のハイパスフィルタと、前記第１のハイパスフィルタの出力信号に対して非線形処理を行う第１の非線形処理部と、前記第１の非線形処理部の出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算部と、前記入力画像信号から、前記第１のハイパスフィルタ処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定部と、前記第１の加算部の出力信号に対して、前記上側閾値と下側閾値とを用いてクリップ処理を行うクリップ部と、前記クリップ部の出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２のハイパスフィルタと、前記第２のハイパスフィルタの出力信号に対して非線形処理を行う第２の非線形処理部と、前記第２の非線形処理部の出力信号と、前記クリップ部の出力信号とを加算する第２の加算部とを備えている。
【００１２】
上記の構成では、第１のハイパスフィルタと第１の非線形処理部とによる中高域成分に対する１回目の強調処理の後に、さらにクリップ処理を行った後、第２のハイパスフィルタと第２の非線形処理部とによる高域成分に対する２回目の強調処理を行う。これにより、入力画像信号が高域成分をあまり含まない場合であっても、精細感の向上効果が得られる画像処理装置を実現できる。
【００１３】
すなわち、第１のハイパスフィルタでは、第２のハイパスフィルタが抽出対象とする高域成分よりも低い周波数領域を含む中高域成分を抽出する。そして、この中高域成分に対して、第１の非線形処理部による非線形処理を行い、その結果に対してクリップ処理を行う。なお、クリップ処理とは、クリップ処理部への入力信号の最大値を、閾値決定部から与えられる上側閾値と同じ値に制限し、前記入力信号の最小値を下側閾値と同じ値に制限する処理である。このクリップ処理で得られる信号は、上側閾値と下側閾値とによって規定されるレベルに、平坦部を有する。
【００１４】
また、クリップ処理により生成される急峻で不連続な変化を伴う信号は、入力画像信号には含まれない高域成分を有するため、後段の第２のハイパスフィルタによる抽出信号には、入力画像信号に含まれていなかった高域成分が含まれることとなる。そして、第２のハイパスフィルタの出力信号に非線形処理を行い、その結果をクリップ部の出力信号に加算することにより、入力画像信号に含まれていなかった高域成分が強調された画像信号が得られる。
【００１５】
以上より、前述のとおり、本実施形態にかかる画像処理装置によれば、入力画像信号が高域成分をあまり含まない場合であっても、精細感の向上効果を得ることができる。
【００１６】
上記の構成にかかる画像処理装置において、例えば、前記第１のハイパスフィルタのタップ長を、前記第２のハイパスフィルタのタップ長よりも大きくすれば、第１のハイパスフィルタで中高域成分を抽出し、第２のハイパスフィルタで高域成分を抽出することができる。
【００１７】
上記の構成にかかる画像処理装置において、前記非線形処理としては、ゲイン処理、リミッタ処理、およびコアリング処理の少なくともいずれか一種類を適用できる。
【００１８】
また、上記の画像処理装置において、前記入力画像信号が、三原色の画像信号を含み、前記三原色の画像信号のそれぞれに対して、前記第１のハイパスフィルタと、前記第１の非線形処理部と、前記第１の加算部と、前記閾値決定部と、前記クリップ部と、前記第２のハイパスフィルタと、前記第２の非線形処理部と、前記第２の加算部とを備えた構成（第１の構成）としても良い。
【００１９】
あるいは、上記の画像処理装置において、入力画像信号を輝度信号と色差信号とに変換し、前記輝度信号を前記第１のハイパスフィルタへ出力する色空間変換部と、前記色差信号を入力し、前記輝度信号に対する、前記第１のハイパスフィルタと、前記第１の非線形処理部と、前記第１の加算部と、前記閾値決定部と、前記クリップ部と、前記第２のハイパスフィルタと、前記第２の非線形処理部と、前記第２の加算部とによる処理に要する時間だけ、当該色差信号を遅延させる遅延部と、前記遅延部からの出力信号と、前記第２の加算部からの出力信号とを入力し、前記入力画像信号と同じ形式に逆変換する色空間逆変換部とをさらに設けた構成（第２の構成）としても良い。この第２の構成は、第１の構成よりも回路規模が小さくて済み、かつ、色相に影響がないという利点がある。
【００２０】
また、本発明の一実施形態にかかる表示装置は、上述のいずれかの構成にかかる画像処理装置と、前記画像処理装置からの出力信号に基づいて表示を行う表示部とを備えた構成である。この表示装置によれば、画像処理装置への入力画像信号が高周波成分をあまり含まない場合であっても、当該画像処理装置によって精細感が向上された信号が供給されるので、高品位な表示を実現することができる。
【００２１】
また、本発明は、以下のコンピュータプログラムとしても実施できる。このコンピュータプログラムは、入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１の抽出処理と、前記第１の抽出処理で得られた出力信号に対する第１の非線形処理と、前記第１の非線形処理で得られた出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算処理と、前記入力画像信号から、前記第１の抽出処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定処理と、前記第１の加算処理で得られた出力信号に対する、前記上側閾値と下側閾値とを用いたクリップ処理と、前記クリップ処理で得られた出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２の抽出処理と、前記第２の抽出処理で得られた出力信号に対する第２の非線形処理と、前記第２の非線形処理で得られた出力信号と、前記クリップ処理で得られた出力信号とを加算する第２の加算処理とを、コンピュータに実行させる。
【００２２】
さらに、このコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の一実施形態に含まれる。
【００２３】
また、本発明の画像処理方法は、入力画像信号から、第１の周波数値以上の周波数を持つ中高域成分を抽出する第１の抽出処理と、前記第１の抽出処理で得られた出力信号に対する第１の非線形処理と、前記第１の非線形処理で得られた出力信号と前記入力画像信号とを加算する第１の加算処理と、前記入力画像信号から、前記第１の抽出処理の処理対象領域における画素値の最大値と最小値とを検出し、当該最大値と最小値とに基づいて、クリップ処理における上側閾値と下側閾値とを決定する閾値決定処理と、前記第１の加算処理で得られた出力信号に対する、前記上側閾値と下側閾値とを用いたクリップ処理と、前記クリップ処理で得られた出力信号から、前記第１の周波数値よりも大きい第２の周波数値以上の周波数を持つ高域成分を抽出する第２の抽出処理と、前記第２の抽出処理で得られた出力信号に対する第２の非線形処理と、前記第２の非線形処理で得られた出力信号と、前記クリップ処理で得られた出力信号とを加算する第２の加算処理とを含む。
[実施の形態]
【００２４】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中、同一または相当部分には同一の参照符号を付して、その説明は繰り返さない。
[第１の実施形態]
【００２５】
図１は、第１の実施形態にかかる画像処理装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、画像処理装置１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色画素の信号値を入力し、ＲＧＢ各色画素の信号値を出力する。画像処理装置１０は、これらの各色画素の入力信号に対してそれぞれエンハンス処理を行うために、Ｒ画素用処理回路１０Ｒ、Ｇ画素用処理回路１０Ｇ、およびＢ画素用処理回路１０Ｂを備えている。
【００２６】
図１には、Ｒ画素用処理回路１０Ｒの内部構成のみを示す。なお、Ｇ画素用処理回路１０ＧおよびＢ画素用処理回路１０Ｂの内部構成は、Ｒ画素用処理回路１０Ｒと同様であるため、図示および説明は省略する。
【００２７】
Ｒ画素用処理回路１０Ｒは、図１に示すように、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）１、非線形処理部２、加算部３、閾値決定部４、クリップ部５、ハイパスフィルタ６、非線形処理部７、および加算部８を備えている。
【００２８】
ハイパスフィルタ１，６は、入力信号から高周波成分を抽出する。ただし、ハイパスフィルタ１は、ハイパスフィルタ６よりも低い周波数成分を含む高周波成分を抽出する。すなわち、ハイパスフィルタ１が周波数ｆ１以上の周波数成分を抽出するのに対して、ハイパスフィルタ６は、周波数ｆ２（ただし、ｆ１＜ｆ２）以上の周波数成分を抽出する。ハイパスフィルタ１，６のフィルタ特性は、タップ長やフィルタ係数によって調整することができる。したがって、例えば、ハイパスフィルタ１として、ハイパスフィルタ６よりもタップ長の大きいフィルタを用いれば、ハイパスフィルタ１の抽出周波数領域を、ハイパスフィルタ６の抽出周波数領域よりも低域側に設定することができる。以下の説明においては、ハイパスフィルタ１によって抽出される周波数領域（すなわち周波数がｆ１以上の周波数領域）を「中高域」と称し、ハイパスフィルタ６によって抽出される周波数領域（すなわち周波数がｆ２以上の周波数領域）を「高域」と称する。なお、これらの周波数ｆ１，ｆ２の値は、ｆ１＜ｆ２の関係を満たす限りにおいて、所望される画質等に応じて適宜に設定すれば良い。
【００２９】
非線形処理部２は、ハイパスフィルタ１から出力される中高域成分に対して、ゲイン処理、リミッタ処理、およびコアリング処理等の非線形処理を施す。これらの処理の具体例については後述する。
【００３０】
加算部３は、非線形処理部２から出力される信号を入力信号に加算する。
【００３１】
閾値決定部４は、入力信号の処理領域における最大値および最小値を検出し、その検出結果に基づいて、後段のクリップ部５におけるクリップ処理で参照する上側閾値と下側閾値とを決定する。閾値決定部４の処理の詳細については後述する。
【００３２】
クリップ部５は、閾値決定部４で設定された上側閾値と下側閾値とに依存して、加算部３からの出力信号に対するクリップ処理を行う。クリップ処理の詳細については、後に説明する。
【００３３】
ハイパスフィルタ６は、クリップ部５の出力から高域成分を抽出する。非線形処理部７は、ハイパスフィルタ６から出力される高域成分に対して、非線形処理部２と同様に、非線形処理を施す。加算部８は、非線形処理部７から出力された信号を、クリップ部５からの出力信号に加算する。
【００３４】
次に、以上の構成にかかるＲ画素用処理回路１０Ｒの動作について説明する。なお、Ｇ画素用処理回路１０ＧおよびＢ画素用処理回路１０Ｂの動作は、Ｒ画素用処理回路１０Ｒと同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００３５】
図２Ａは、Ｒ画素用処理回路１０Ｒへの入力信号Ｒｉｎの一例であって、画素の位置と画素値（画素階調レベル）との関係を示す。図２Ｂは、図２Ａに示す入力信号Ｒｉｎの周波数と頻度との関係を示す。ここで、図２Ａおよび図２Ｂに例示した入力信号Ｒｉｎは、高周波成分を含まない、比較的低解像度の信号である。
【００３６】
まず、Ｒ画素用処理回路１０Ｒへ入力された入力信号Ｒｉｎから、ハイパスフィルタ１が中高域成分を抽出する。次に、ハイパスフィルタ１によって抽出された中高域成分に対して、非線形処理部２が非線形処理を施す。
【００３７】
ここで、図３を参照しながら、非線形処理部２による処理の具体例を説明する。非線形処理部２は、前述のとおり、ゲイン処理、リミッタ処理、およびコアリング処理等の非線形処理を行う。図３は、非線形処理部２が、ゲイン処理、リミッタ処理、およびコアリング処理を組み合わせた非線形処理を行う場合の、非線形処理部２への入力信号（ＨＰ＿ｉｎ）と出力信号（ＨＰ＿ｏｕｔ）との関係を示す特性図である。
【００３８】
コアリング処理とは、振幅の大きさが所定の閾値以下の周波数成分については、出力を遮断または減衰する処理である。例えば、図３の例では、コアリング処理により、入力信号ＨＰ＿ｉｎのうち振幅の絶対値が所定のコアリング閾値Ｔｃ以下である成分は遮断され、当該成分の出力信号ＨＰ＿ｏｕｔはゼロとなっている。なお、図３の例では、振幅の大きさが所定の閾値以下の成分については、出力を完全にゼロとしているが、当該成分を所定割合で減衰させるようにしても良い。
【００３９】
ゲイン処理とは、入力信号に対して所定のゲイン値を乗ずることにより、入力信号を増幅する処理である。例えば、図３の例では、振幅の絶対値がコアリング閾値Ｔｃを超える成分は、ゲイン処理により増幅されている。ただし、図３の例では、リミッタ処理により、出力信号ＨＰ＿ｏｕｔのうち振幅が閾値ＬＭＴを超える成分の振幅は、閾値ＬＭＴに制限されている。
【００４０】
以上のように、例えばゲイン処理、リミッタ処理、およびコアリング処理等を適宜組み合わせることにより、非線形処理部２において、ハイパスフィルタ１で抽出された中高域成分をブーストすることができる。なお、図３の例は、非線形処理部２による非線形処理のあくまでも一例である。なお、これらの非線形処理を実現するために、非線形処理部２に、入力信号値と出力信号値とを対応づけるルックアップテーブルを設けても良い。
【００４１】
非線形処理部２からの出力信号は、加算部３において入力信号Ｒｉｎと加算される。ここまでの処理を経て、加算部３から出力される信号を、図４Ａおよび図４Ｂに示す。ハイパスフィルタ１で抽出された中高域成分は、図４Ｂに示すように、非線形処理部２によってブーストされる。また、非線形処理部２における非線形処理の結果として、図４Ａに示すように、信号のエッジが急峻となっている。
【００４２】
なお、入力信号Ｒｉｎは、閾値決定部４にも与えられている。閾値決定部４は、入力信号Ｒｉｎにおいてハイパスフィルタ１の処理対象とされた領域（「処理対象領域」と称する。）における振幅の最大値と最小値とをそれぞれ求める。閾値決定部４は、求めた最大値と最小値とに基づいて、後段のクリップ処理の上側閾値と下側閾値とを決定する。ここで、前記の最大値をそのまま上側閾値とし、最小値をそのまま下側閾値としても良いし、最大値および最小値に任意の調整を行うことにより、上側閾値と下側閾値とを決定しても良い。
【００４３】
クリップ部５は、閾値決定部４で決定された上側閾値および下側閾値に基づいて、加算部３から出力された信号に対してクリップ処理を施す。クリップ部５によるクリップ処理とは、非線形処理部２によってブーストされた中高域成分を含む信号に対して、上側閾値を超える成分を当該上側閾値と同じ値に制限すると共に、下側閾値を下回る成分を当該下側閾値と同じ値に制限する処理を行う。
【００４４】
図５は、クリップ部５によるクリップ処理の流れを示すフローチャートである。クリップ部５は、加算部３から出力される信号を入力し（ステップＳ１）、入力信号値が閾値決定部４で求められた上側閾値よりも大きいか判断する(ステップＳ２)。ステップＳ２の判断結果が肯定的であった場合は（ステップＳ２にてＹＥＳ）、クリップ部５は、入力信号値を上側閾値に置き換える（ステップＳ３）。ステップＳ２の判断結果が否定的であった場合は（ステップＳ２にてＮＯ）、ステップＳ３を迂回してステップＳ４へ進む。また、クリップ部５は、入力信号値が閾値決定部４で求められた下側閾値を下回るか判断する(ステップＳ４)。ステップＳ４の判断結果が肯定的であった場合は（ステップＳ４にてＹＥＳ）、クリップ部５は、入力信号値を下側閾値に置き換える（ステップＳ５）。ステップＳ４の判断結果が否定的であれば（ステップＳ４にてＮＯ）、ステップＳ５を迂回してステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、クリップ部５は、処理結果の信号を出力する。
【００４５】
クリップ部５からの出力信号を、図６Ａおよび図６Ｂに示す。図６Ａに示すように、クリップ部５からの出力信号は、画素値の最大値および最小値が、上側閾値および下側閾値にそれぞれ制限されて、信号の急峻なエッジ近傍に平坦部が形成されている。この処理により生成される、急峻で不連続な変化を伴う信号は、入力画像信号には含まれない高域成分を有する。これにより、図６Ｂに示すように、クリップ処理の効果として、図２Ｂおよび図４Ｂの信号には存在しなかった高周波成分が表れている。
【００４６】
ここで、入力信号Ｒｉｎと、加算部３からの出力信号（ブースト信号）ＳｉｇＢと、クリップ処理後の信号ＳｉｇＣとの関係のより具体的な一例を、図７に示す。図７において横軸は画素の位置を表し、縦軸は画素値（画素階調レベル）を表す。図７に示すように、入力信号Ｒｉｎから、ブースト処理によってエッジが強調されたブースト信号ＳｉｇＢが得られる。さらに、ブースト信号ＳｉｇＢから、クリップ処理によって、最大値が約２００のレベルと、最小値が約２０のレベルに平坦部をそれぞれ有するクリップ処理後信号ＳｉｇＣが得られる。
【００４７】
クリップ部５からの出力は、ハイパスフィルタ６へ与えられる。ハイパスフィルタ６は、クリップ部５から与えられた信号から、高域成分を抽出する。前述のように、ハイパスフィルタ１が周波数ｆ１以上の中高域成分を抽出するのに対して、ハイパスフィルタ６は、周波数ｆ２（ただしｆ１＜ｆ２）以上の高域成分を抽出する。
【００４８】
ハイパスフィルタ６が抽出した高域成分は、非線形処理部７へ送られる。非線形処理部７は、ゲイン処理、リミッタ処理、およびコアリング処理等の非線形処理を施すことにより、前記高域成分をブーストする。なお、非線形処理部７による非線形処理の内容は、非線形処理部２における処理内容と全く同じであっても良いし、例えば処理のパラメータや処理の種類等が非線形処理部２とは異なっていても良い。
【００４９】
非線形処理部７の処理を経た高域成分は、加算部８へ送られ、加算部８においてクリップ部５からの出力信号と加算される。加算部８からの出力が、Ｒ画素用処理回路１０Ｒの出力信号Ｒｏｕｔとなる。
【００５０】
図８Ａおよび図８Ｂに、Ｒ画素用処理回路１０Ｒの出力信号Ｒｏｕｔを示す。図８Ｂに示すように、出力信号Ｒｏｕｔにおいては、周波数ｆ２以上の高周波成分が強調されている。また、図８Ａに示すように、出力信号Ｒｏｕｔにおける平坦部近傍に、シュート信号ＳＳ１，ＳＳ２が形成されている。これらのシュート信号ＳＳ１，ＳＳ２は、最大で画素レベルの細かさを持つので、入力信号の精細感を画素レベルにまで向上することができる。
【００５１】
ここで、Ｒ画素用処理回路１０Ｒの処理結果の一例を、図９に示す。図９において、横軸は画素位置を表し、縦軸は画素値を表す。図９に示す曲線ｒ１は、ハイパスフィルタ１として９タップのフィルタを用い、ハイパスフィルタ６として７タップのフィルタを用いた場合に得られた信号特性を表す。図９に示す曲線ｒ２は、ハイパスフィルタ１として９タップのフィルタを用い、ハイパスフィルタ６として３タップのフィルタを用いた場合に得られた信号特性を表す。
【００５２】
図９に示すように、入力信号Ｒｉｎが非常に緩やか（すなわち、高周波成分が少ない）である一方で、曲線ｒ１，ｒ２のいずれの場合においても、急峻なエッジが形成されていることが分かる。また、後段のハイパスフィルタ６として７タップのフィルタを用いた場合（曲線ｒ１）よりも、３タップのフィルタを用いた場合（曲線ｒ２）の方が、オーバーシュートの幅が狭く、より高周波な信号が生成されている。つまり、曲線ｒ２が表す信号特性の方が、精細感が高いことが分かる。なお、オーバーシュートとは、平坦部にできる値の大きな信号であり、図９の例では、画素値が２００以上の値を持つ信号である。
【００５３】
なお、図１０および図１１に、７タップのハイパスフィルタと３タップのハイパスフィルタのそれぞれの特性を示す。図１０において、グラフｇ１が７タップのフィルタのフィルタ係数を表し、グラフｇ２が３タップのフィルタのフィルタ係数を表す。図１１において、グラフｇ３が入力信号の特性を表し、グラフｇ４が、前記入力信号に対する７タップのフィルタの出力を表し、グラフｇ５が、前記入力信号に対する３タップのフィルタの出力を表す。
【００５４】
図１１から分かるように、７タップのフィルタの出力（ｇ４参照）の方が、３タップのフィルタの出力（ｇ５参照）に比べて、エッジ部においては急峻な出力が得られるが、平坦部での信号値の変化幅が広い。したがって、上述のとおり、後段のハイパスフィルタ６として、タップ長がより小さいフィルタを用いた方が、精細感の高い出力信号を得ることができる。
【００５５】
以上のように、第１の実施形態にかかる画像処理装置１０によれば、Ｒ画素用処理回路１０Ｒ、Ｇ画素用処理回路１０Ｇ、およびＢ画素用処理回路１０Ｂを備えたことにより、入力画像信号Ｒｉｎ，Ｇｉｎ，Ｂｉｎが高域成分をあまり含まない場合であっても、精細感の向上効果が得られる。
[第２の実施形態]
【００５６】
本発明の第２の実施形態について、以下に説明する。
【００５７】
図１２は、第２の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態にかかる画像処理装置１０は、ＲＧＢの各色に対応して、Ｒ画素用処理回路１０Ｒと、Ｇ画素用処理回路１０Ｇと、Ｂ画素用処理回路１０Ｂとを備えていた。
【００５８】
これに対して、本実施形態の画像処理装置２０は、図１２に示すように、三原色の入力信号Ｒｉｎ，Ｇｉｎ，Ｂｉｎを輝度信号Ｙｉｎと色差信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎとに変換する色空間変換部２１を備えている。そして、画像処理部２０は、輝度信号Ｙｉｎに対するエンハンス処理を行うために、第１の実施形態において図１に示した各ブロックを、１組だけ備えている。
【００５９】
画像処理装置２０は、さらに、遅延部２２と色空間逆変換部２３とを備えている。遅延部２２は、色差信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎを、輝度信号Ｙｉｎのエンハンス処理に要する時間だけ遅延させる。色空間逆変換部２３は、エンハンス処理された輝度信号Ｙｉｎと、遅延させられた色差信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎとを、入力信号と同じ形式になるよう逆変換する。
【００６０】
なお、図１２において、ハイパスフィルタ１、非線形処理部２、加算部３、閾値決定部４、クリップ部５、ハイパスフィルタ６、非線形処理部７、および加算部８によって行われるエンハンス処理の内容は、第１の実施形態と同じであるため、重複した説明は省略する。
【００６１】
本実施形態にかかる画像処理装置２０によれば、入力信号を輝度信号Ｙｉｎと色差信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎとに分離し、輝度信号Ｙｉｎのみにエンハンス処理を行う回路を備えている。これにより、画像処理装置２０は、ＲＧＢ三色の入力信号のそれぞれに対してエンハンス処理を行う回路を備えた第１の実施形態の画像処理装置１０に比べて、回路規模が約三分の一に縮小されているという利点がある。
【００６２】
また、第１の実施形態のように、ＲＧＢ各色の入力信号に独立してエンハンス処理を行うと、ＲＧＢ各色成分の割合が変化してしまい、出力信号の色相が変わってしまう可能性もある。しかし、第２の実施形態のように、エンハンス処理を輝度信号Ｙｉｎのみに対して行うことにより、上記の色相変化を抑制できるという利点もある。
【００６３】
例えば、図１３ＡのようなＲＧＢ信号が入力された場合、第１の実施形態のように、ＲＧＢ各色の入力信号に独立してエンハンス処理を行うと、図１３Ｂに示すような出力信号が得られる。つまり、ＲＧＢ信号のうち画素値に変化のあるＧ信号のみがエンハンスされ、シュートの部分にて、Ｇ信号の画素値がＲ信号の画素値よりも大きな値となり、色相が変化してしまう。これに対して、第２の実施形態によれば、図１３Ｃに示すような出力信号が得られる。つまり、第２の実施形態では、色相を制御する色差信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎをエンハンス処理で変化させないことにより、シュート部分でのＲＧＢ比が保たれ、色相変化は生じない。
[第３の実施形態]
【００６４】
図１４は、本発明の一実施形態にかかる表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１４に示すように、本実施形態にかかる表示装置４０は、入力画像信号に基づいて画像を表示する表示部４１を備えている。表示部４１は、特定のディスプレイに限定されない。例えば、表示部４１として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の任意のディスプレイを用いることができる。
【００６５】
また、表示装置４０は、第１の実施形態にかかる画像処理装置１０を、表示部４１の入力端の前段に備えている。これにより、表示部４１には、入力画像信号Ｒｉｎ，Ｇｉｎ，Ｂｉｎが高域成分をあまり含まない場合であっても、画像処理装置１０から、精細感が向上された信号Ｒｏｕｔ，Ｇｏｕｔ，Ｂｏｕｔが供給されるので、高品位な表示を実現することができる。
【００６６】
なお、画像処理装置１０は、表示装置４０において、例えば、回路基板に実装される回路チップとして実現することができる。あるいは、画像処理装置１０は、その機能を実現するコンピュータプログラムを記憶させたメモリ素子と、当該メモリ素子からプログラムを読み出して実行する汎用プロセッサとによって、実現することもできる。
【００６７】
なお、図１４においては、第１の実施形態にかかる画像処理装置１０を備えた表示装置を例示した。しかし、画像処理装置１０の代わりに、第２の実施形態にかかる画像処理装置２０を備えた構成としても良い。この場合、色相の変化が抑制されて、さらなる高品位な表示を実現できるという効果が得られる。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、上述した各種の実施形態を適宜変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、入力画像信号にエンハンス処理を行う画像処理装置およびこの画像処理装置を備えた表示装置として、産業上の利用が可能である。
【図１】
2011105365.tif 000003
【図２Ａ】
2011105365.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
2011105365.tif 000013
【図８Ｂ】
2011105365.tif 000014
【図９】
2011105365.tif 000015
【図１０】
2011105365.tif 000016
【図１１】
2011105365.tif 000017
【図１２】
2011105365.tif 000018
【図１３Ａ】
2011105365.tif 000019
【図１３Ｂ】
2011105365.tif 000020
【図１３Ｃ】
2011105365.tif 000021
【図１４】
2011105365.tif 000022
【図１５Ａ】
2011105365.tif 000023
【図１５Ｂ】
2011105365.tif 000024
【図１５Ｃ】
2011105365.tif 000025
【国際調査報告】
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2011105365.tif 000027
2011105365.tif 000028
2011105365.tif 000029